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淺談山區高等級公路邊坡防護
摘要:隨著公路等級的不斷提高,邊坡防護也越來越受到重視。高速公路路基較寬、挖填較大,特別是山區高速公路,高填深挖較多,邊坡加固和防護措施如果不得力,極易引發各種邊坡病害。因此,對高速公路邊坡防護更應給予積極關注。
關鍵詞:邊坡;加固;防護
1、邊坡破壞的主要形式與機理
邊坡破壞與路基填料的性質、路基邊坡高度、路基壓實度有關系。一般地,砂性土邊坡較粘性土邊坡易于遭受沖刷而破壞、較高的路基邊坡較較低的路基邊坡更容易遭受坡面流水沖刷,壓實度較好的邊坡比壓實度較低的邊坡耐沖刷。本文把高速公路邊坡破壞分為上邊坡和下邊坡兩種形式,針對這兩種邊坡的形成機理,處理方法進行了詳細介紹。
1.1 公路下邊坡
下邊坡一般為填土路堤,邊坡的破壞,主要表現為坡面及坡腳的沖刷。坡面沖刷主要來自大氣降水對邊坡的直接沖刷和坡面徑流的沖刷,沖刷使路基邊坡沿坡面流水方向形成沖溝,沖溝不斷發展導致路基發生破壞;沿河路堤及修筑在河灘上、滯洪區內的路堤,還要受到洪水的威脅,這種威脅表現為沖毀路堤坡腳導致邊坡破壞。
1.2 公路上邊坡
上邊坡是人工開挖的斜坡,其強度應滿足邊坡穩定的要求。在降雨、融雪、凍脹,及其它形式的作用下,邊坡主要破壞形式為沖刷、崩坍等。
(一)邊坡沖刷破壞
沖刷破壞一般發生于較緩的土質邊坡,如砂性土、亞粘土、黃土等,在大氣降水的作用下,沿坡面徑流方向形成許多小沖溝,如不采取任何防護措施,有逐年擴大的趨勢;在邊坡坡腳,冬季往往發生積雪,造成坡腳濕軟,強度降低,上部土體失去支撐,發生破壞;同時,高速行駛的汽車濺起的雨雪水,也易沖刷坡腳。總之,土質邊坡的坡腳部位,是邊坡的最薄弱環節。
(二)邊坡崩塌破壞
邊坡崩坍,一般分為三類:落石型、滑坡型、流動型,有時在一次崩坍中會同時具有這三種形式。
落石型一般指較陡的巖石邊坡,被大小不一的裂面分割成軟弱的斷塊,這些裂面寬而平滑,裂隙張開的程度用肉眼不一定就能識別,但能滲水,在降雨作用下,產生側向靜水壓力作用,造成崩坍。此類破壞型式必須嚴格控制,崩坍滾落的巖石極易對行車構成威脅。
滑坡型崩坍指巖層在外力作用下剪斷,沿層間軟巖發生順層滑動,多發生于傾向于路基、層間有軟弱夾層的巖體中。另外,當基巖上伏巖屑層、巖堆等松散的堆積物時,堆積物也易沿巖層的層理面、節理面或斷層面發生崩坍。
大雨時的崩坍多屬于流動型,砂、巖屑、頁巖風化土等松散沉積土,多會受水的影響而產生流動型崩坍,流動型崩坍沒有明顯的剪切滑動面。
邊坡高度大時,以上邊坡破壞的類型都較低邊坡容易發生。
2、邊坡防護施工方法
2.1 影響邊坡穩定的因素
2.1.1 自然因素
公路是特殊的帶狀構造物,每條公路都要穿越很多地區,由于受地質構造和地形條件等因素的影響,每一個區域都有不同的地質和氣候條件。所以,影響邊坡穩定的自然因素包括下列幾方面,即:地質、地形、氣候和水文條件等四個方面。
2.1.2 人為因素
一條公路的建設和使用管理,都是由人去實現的,根據建設程序和內容,并結合已建公路的情況看,影響邊坡穩定的人為因素可歸集為下列三個方面,設計因素、施工因素和養護管理因素。
2.2 邊坡防護與加固類型
2.2.1 防護類型
(一)生物防護
生物防護主要分為三大類:種草、鋪草皮及植樹,除植樹(主要用于下邊坡)屬傳統防護形式外,植草或鋪草皮是近年來才在高等級公路上興起的一種綠色防護形式。其優點是能在短期內恢復公路沿線的綠色景觀和防止邊坡沖刷,但養護費用高,要隨時保持綠色有一定困難。
(二)圬工防護
(1)片(塊)石護坡和護面墻
片(塊)石護坡分為漿砌和干砌兩種,護面墻比護坡厚,有一定的抗推力作用。其優點是能就地取材、工藝簡單,但自重大,不宜在高邊坡上使用。
(2)菱形網格護坡
菱形網格護坡,可預制安裝也可用水泥混凝土現澆和石砌。工藝簡單,網格內可植草,但只適用于填方邊坡和土質挖方邊坡。
(3)六角空心磚護坡
六角空心磚護坡是近幾年來才發展起來的,是一種用水泥混凝土預制安裝的邊坡防護形式,似蜂巢狀。施工工藝簡單,空洞內可填土綠化,有一定觀賞價值,但自重大,費用高,還會阻礙邊坡水的排出,對邊坡穩定不利,要慎重選用。
(4)窗孔肋式護坡
窗孔肋式護坡一般用漿砌片石或片石混凝土做肋,用水泥預制混凝土塊做成拱形窗臺,坡面水從肋上排出,窗內可植草,目前是一種較為理想的防護形式,但肋厚容易被偷工減料,應加強施工管理和質量監理。
(5)噴射混凝土護坡
對一些較高的風化巖石邊坡,采用噴射混凝土作護坡可阻止風化,且重量輕,施工所需設備簡單,但費用較高,厚度難以控制,對景觀有一定影響,應盡量少采用。
2.2.2 加固類型
(1)護腳墻與抗滑墻
護腳墻與抗滑墻本質上沒有多大區別,只是斷面大小和埋深不同(有時也加點錨桿或錨索)。護腳墻起到保護坡腳不受沖刷和破壞的作用,不能抵抗推力;抗滑墻除有護腳墻的作用外,還具有抗推力作用,根據具體情況選用。
(2)抗滑樁
抗滑樁是一種用于處理滑坡或防止邊坡下滑的鋼筋水泥混凝土結構,是一種較理想的抗滑設施,但投資較大。
(3)預應力錨索
用預應力錨索處理單斜構造巖石邊坡,對保證該類邊坡的穩定有較好的效果,但難以準確計算被錨固體的下滑力和張拉控制應力。
(4)排水固結
排水固結主要用于表層地下水較多處的邊坡加固,有樹枝狀盲溝、塑料排水管等方式。工藝簡單、耗用材料少,但遇到有滑層的地方,需配設支擋構造物才能達到滿意的效果。
2.3 邊坡防護與加固措施
2.3.1 防護措施
防護是在邊坡自身穩定的基礎上進行的,以往的邊坡防護主要考慮沖刷和防風作用影響,現在的邊坡防護還要考慮美觀和環保問題。根據以上的要求,對邊坡防護提出下列具體建議:
(一)下邊坡
下邊坡采用菱形網格加植草防護并加密排水溝(填石路堤除外)。
(二)上邊坡
上邊坡第一臺,根據不同地質情況采用護面墻、漿砌片(塊)石、窗孔肋式、六角空心磚等護坡形式;以上其余各臺,仍根據不同地質情況,采用菱形網格、窗孔肋式、噴射混凝土等防護形式。
防護形式除護面墻、漿砌片(塊)石和噴射混凝土外,其它都可在其上加植草防護,恢復自然環境和美化公路。
另外,穩定性較好的巖石邊坡不必再進行圬工防護,只需在一些低凹處放置一點耕植土,種植耐旱性較好的爬藤植物即可起到防護、美化和綠化的作用。
2.3.2 加固措施
邊坡加固的方法很多,較有效的有:抗滑墻、抗滑樁、預應力錨索、壓漿錨柱等等。這里值得一提的是“邊坡防排水”也應作為間接加固邊坡的一種方法給予重視,因為邊坡坍塌幾乎都是在雨季出現,所以其作用是顯而易見的。
對防排水系統設置的建議為:坡頂截水溝按常規方式設置,坡面碎落臺截水溝不必每臺都設置,而在第一臺上設置一道水泥混凝土截水溝即可,其他各臺澆筑坡度2%、厚度10厘米的水泥混凝土封閉,邊緣設置攔水帶,每20米左右設一道豎向排水溝,將水排入第一臺截水溝就能達到理想的排水效果。
另外,在土質或強風化巖石上邊坡的坡腳也就是路基側溝邊緣,應設置抗滑墻或抗滑樁,以避免牽引式滑坍(坡)的產生。
3、幾點建議
(一)高等級公路作用大,社會效益好,影響也大,因此,要重視邊坡的防護和加固工作;
(二)設計單位要重視前期勘察工作,盡量將地質、氣候、水文等情況掌握詳細些,為搞好設計提供準確的第一手資料;
(三)盡量減少高填深挖,而用橋梁和隧道代替,這樣既可以減少對自然環境的破壞,也可消除或減輕為搞好邊坡防護與加固帶來的問題,從而減少高等級公路的隱患。
參考文獻:
[1]中華人民共和國交通部,《公路路基設計規范》(JTG D30-2004),人民交通出版社
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